通信工程專業(yè)程序設計類課程教學模式的探索

孫麗珺+李莎+王玲玲+李勤

摘 要：分析傳統(tǒng)教學模式存在的問題，提出一種新的教學模式，闡述融入微課程的在線教學、CDIO思想的課堂教學及采用多樣化考核方式。

關鍵詞：SPOC；CDIO模式；程序設計；教學改革

文章編號：1672-5913（2017）05-0117-04

中圖分類號：G642

1 背 景

通信工程是面向通信與信息行業(yè)，口徑寬、適應面廣的專業(yè)。隨著現(xiàn)代通信技術和計算機技術的快速發(fā)展和融合，復合型人才的需求越來越迫切。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)要求，通信工程專業(yè)畢業(yè)生應該掌握計算機軟硬件基礎知識，能夠用來設計、分析與維護通信系統(tǒng)。因此，作為信息類專業(yè)核心學科基礎課，計算機編程語言類課程的教學肩負著專業(yè)入門和興趣培養(yǎng)的重任。

2 編程語言類教學模式的改革背景與意義

針對編程語言類的教學內容，傳統(tǒng)的教學模式存在以下幾個問題：①以書本為核心、以教師為主導、以課堂為中心的教學思想陳舊。以單純知識傳授的態(tài)度對待程序設計類課程的教學，雖然省時、見效快、能系統(tǒng)地傳遞知識，但是從長期來看這種傳統(tǒng)的應試教育卻不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新思維。隨著科學技術的發(fā)展和信息化時代的到來，“灌輸”的方法越來越不適應時代的要求。要培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力的人才，就必須改變傳統(tǒng)的教學方法。②學習主體缺位。傳統(tǒng)的教學方式把學生只看成是“聽眾”和被動接受的群體，忽視了學生學習的主動性、自覺性。缺乏教師和學生的雙向交流，造成學生即使進入課堂，但沒有進入到學習狀態(tài)的現(xiàn)象。③理論脫離實際。教學過程中片面強調語法知識，注重語法細節(jié)，在教學過程中引入的案例都是以輔助講解語法規(guī)則為目的，既抽象又枯燥無味。對大學低年級學生而言，難以理解和接受，學習效果不佳，不能真正理解程序設計的精髓。

關于課堂教學模式的改革，國外高校也進行得如火如荼。在美國高校，通常對大三、大四學生采用“開放式課堂教學模式”（這在我國的研究生教學中已經廣泛采用），對大一、大二學生采用課堂教學模式、輔以小班展開討論。美國的實踐教學模式一般分為課堂實驗和獨立項目研究。英國大學的課堂核心是學生匯報，教師提問問題，帶著問題下課。教師的講授是以講座和研討會的形式進行。對學生能力的考核包括調研、案例設計、社會能力、合作精神、領導力。由此可見，“以學生為中心”和“重視合作學習”是國外教學模式的共同特點。

隨著網絡科技與高等教育的進一步聯(lián)合，慕課（大規(guī)模開放式在線課程，MOOC）在全球迅速升溫，先是美國頂尖大學創(chuàng)辦了多個MOOC平臺，然后是歐洲、亞洲、澳洲的一些國家爭先恐后地建立自己的MOOC平臺，清華大學也發(fā)布了“學堂在線”，面向全球提供在線課程。由于慕課不設先修條件，導致學生基礎參差不齊，成為慕課注冊率高、完成率低的重要原因 [1]。針對這一問題，近來美國哈佛大學、加州大學伯克利分校等全球頂尖學府正在嘗試一種相對慕課更為精致的課程類型——微課（小規(guī)模限制性在線課程，SPOC）。該課程形式要求學生規(guī)模一般在幾十人到幾百人，對學生設置限制性準入條件，達到要求的申請者才能被納入進來。微課仍然像慕課一樣屬于免費在線課程，全球學習者都可以申請，是融合了實體課堂與在線教育的混合教學模式 [1-2]。

3 教學模式改革的內容與實踐

教學模式的改革包括在線學習平臺的建立和使用、課堂教學手段的改革、考核方式的改革3部分內容。經過一個半學期的實踐，我們以C語言程序設計課程教學為試點，進行了教學模式改革的探索。

3.1 學習平臺的建立和使用

借鑒微課的教學思想，根據(jù)通信工程專業(yè)學生的實際情況，改革后的教學模式如圖1所示。學生學習流程如下：課前去在線學習平臺領取學習任務，圍繞任務進行自主學習，學習方式包括看老師提供的在線視頻、學習資料或教材，有問題可以在線提問，老師會集中時間回復；課堂上根據(jù)學生對任務的掌握程度進行講解、選取重點案例講解，還會有部分針對任務的討論課。實驗課內容分為小項目和綜合項目兩部分，綜合項目會要求學生分組，分工不同，最后交上來的項目通過答辯驗收。課后在線提交作業(yè)和實驗報告。

針對提供學習資源這一問題，調查問卷反饋：有76.32%的學生喜歡與課程相關的視音頻資料，68.42%的學生喜歡教師的視頻錄像，50%的學生喜歡文本資料。這與微課的理念相吻合，利用在線學習平臺，為學生上傳教學視頻，以知識點為主。有76.32%的學生通過課前觀看視頻掌握50%的內容，再通過課堂講解例題，92.11%的學生反映知識點能夠吸收。

為了提高學生參與程序設計競賽的積極性，信息學院開發(fā)了青島科技大學OJ（Online Judge）平臺。利用該系統(tǒng)，給學生布置編程任務，課下在線提交在線打分，既對提高學生實踐能力起到促進效果，又為考核提供了參考依據(jù) [3]。

3.2 課堂教學手段的改革

課堂教學手段采用CDIO的思想和模式，CDIO是一種源自國外的工程教育模式，這個模式繼承和發(fā)展了歐美理工學科20多年來教育改革的理念。CDIO是集構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）于一身，從而達到“做中學”和“基于項目的教育和學習” [4]。通過調查問卷，有78.95%的學生希望課堂上多講實例，因而課堂教學采用了以下多種教學手段相結合。

（1）應用任務驅動教學法。首先是培養(yǎng)興趣，對學生來說“興趣是最好的老師”。在教學中，利用初學者的好奇心理，選擇一些有趣、有實際意義、難度適中的“任務”或經典算法布置下來。學生在完成任務的過程中，不斷地獲得成就感，激發(fā)進一步學習的興趣。其次是滲透概念，對于剛接觸程序設計的學生來說，如果課程一開始就引入枯燥難懂的概念，勢必影響其學習積極性。因此，要將這些抽象的概念與任務結合起來，先讓學生完成任務，然后趁熱打鐵將概念與實際任務聯(lián)系起來，以此加深對概念的理解。最后是分解難點，將課程中的重點難點分解，適時、適量地滲透到各個任務中，讓學生循序漸進地學習程序設計的思想和方法。endprint

（2）問題糾錯教學法。程序設計是一門實踐性很強的課程，僅僅通過傳統(tǒng)教學模式講授理論知識，學生似乎能聽懂，但大部分是一知半解。當需要編寫代碼上機調試時會出現(xiàn)各種各樣的錯誤，這時學生往往不知從何處入手。特別是對于初學者來說，調試運行程序的過程難于代碼編寫。調試時能夠迅速發(fā)現(xiàn)錯誤、糾正錯誤是一個合格的編程人員所必備的能力，因此，給出一些錯誤的程序，讓學生自己去發(fā)現(xiàn)并改正問題，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中，逐漸積累編程經驗。

（3）一題多練教學法。學習程序的奇妙和樂趣在于對于一項任務，可以通過多種編程方法去實現(xiàn)它。我們在給學生布置作業(yè)和上機練習題目時，鼓勵他們用不同的方法去實現(xiàn)；每學完一項新的內容或概念后，再回過頭來看過去做過的練習，嘗試用新方法實現(xiàn)；改變并增加教材例題和練習題并重新實現(xiàn)。例如某上機實驗題目要求分別使用do…while、while、for循環(huán)實現(xiàn)；教材上某例題講解了如何求解最大公約數(shù)的方法，我們要求學生思考最小公倍數(shù)的實現(xiàn)方法。該教學法能引導學生在學習編程的過程中養(yǎng)成運用動態(tài)思維來解決問題，對培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、抽象思維能力以及促進學生綜合編程能力有非常重要的作用 [5]。

此外，將討論、答辯、專題等作為輔助課堂教學的重要方法，既引導學生發(fā)表個人見解，發(fā)揮學習主動性，也能夠及時了解情況、檢查教學效果。

3.3 考核方式的改革

課程考核是對課程教學效果和學生掌握該課程水平的檢驗。C語言與C++程序設計是操作性和實踐性很強的課程，對學生的要求不是死記硬背各種語法規(guī)則和語句格式，而是運用所學知識解決實際問題。因此，課程考核應改變傳統(tǒng)單一的閉卷、筆試的考試方式，將多樣化、多種考核方式相結合。本課程的考核擬采用理論考試、上機考試與綜合項目考核相結合的方式。

C語言與C++程序設計兩門課程的考核成績都是由以下4部分組成：①課堂表現(xiàn)：包括考勤、課堂討論問題成績、課堂作業(yè)成績、實驗課問題解決情況、實驗報告完成情況。②理論考試（閉卷）：題目類型包括基礎知識考查（選擇題、判斷題）、程序改錯、程序結果分析、編程等。③OJ平臺編程作業(yè)成績。④綜合項目考核：采用分組的方式，以通信工程2015級的C語言程序設計課程為例，兩個班級共59人，設置了難度相當、類型不同的10個題目，每個題目要求開發(fā)一個應用系統(tǒng)。5個人做同一個項目。課程結束后以答辯形式驗收學生的作品，答辯又分為小組答辯和個人答辯，最后給出個人綜合成績。這一項考核學生反映效果很好，同學們在交流討論中提高個人解決問題的能力，還在項目的分工合作上鍛煉了團隊合團能力。

4 教學改革的初步成績與問題

通過學生成績對比和學習調查問卷，改革初步取得了一定的成績。

從學習成績來看，2014級學生實行改革前的培養(yǎng)方案，在大一上學期開設了通信程序設計基礎課程，該課程綜合了C語言的面向過程和C++的面向對象兩種方法，96學時，按照傳統(tǒng)教學模式授課。2015級學生實行了改革后的新一輪培養(yǎng)方案，大一上學期開設C語言程序設計（64學時），本學期開設“C++程序設計（56學時），按照改革后的教學模式授課。2014級通信程序設計基礎與2015級C語言程序設計考試的綜合成績對比，如圖2所示。2014級80分以上的比例為55.6%，2015級80分以上占學生總數(shù)的72.9%，成績有很大提升。

通過學習調查問卷，學生普遍認為“視頻教學好，容易集中學生注意力”“細致”“多講例題”“授課效果好”。

在教學模式改革實踐過程中也存在一些問題。例如，學生當“聽眾”、被動接受的現(xiàn)狀很難根本轉變，調查問卷中顯示，有34.21%的學生不預習，21.05%的學生不復習，仍有57.89%的學生依靠課堂教授受益最大。針對這一現(xiàn)象，我們調用學生學習的主動性、自覺性；加強教師和學生的雙向交流與教學互動，布置提前看書做練習，盡量達到進教室即進入學習狀態(tài)。

5 結 語

青島科技大學信息科學技術學院在新一輪人才培養(yǎng)方案修訂過程中，提出建設一個平臺的規(guī)劃：學院打通每個專業(yè)均開設C語言程序設計這門課，統(tǒng)一課程大綱、統(tǒng)一考試要求，教師以課程小組形式統(tǒng)一備課、統(tǒng)一教材、統(tǒng)一教案，加強這一專業(yè)基礎課程的教學。筆者提出的“融入微課程在線教學、基于CDIO模式的課堂教學、多樣化考核方式相結合”的教學模式，通過一年以來的教學實踐，能夠做到讓學生“我的學習我做主”，初步實現(xiàn)了先學習后上課，帶著問題上課，在課堂上找答案。利用分組開發(fā)同一個項目的方式，培養(yǎng)學生的溝通協(xié)作能力，提升參與學習的熱情，熟悉開發(fā)一個完整項目的流程，取得了很好的教學效果。

參考文獻：

[1] 蘇小紅， 趙玲玲， 葉麟， 等. 基于MOOC+SPOC的混合式教學的探索與實踐[J].中國大學教學， 2015（7）： 60-65.

[2] 厲蘭潔， 廖雪花， 譚良， 等. 基于SPOC的C語言程序設計課程教學改革研究[J]. 計算機教育， 2016（1）： 74-76.

[3] 趙磊， 焦鉻.C語言程序設計課程教學中引入ACM/ICPC的探討[J].計算機時代， 2016（1）： 66-67.

[4] 于延， 周國輝， 李紅宇， 等. CDIO模式下C語言程序設計實踐教學改革[J]. 計算機教育， 2016（2）： 122-126.

[5] 劉紅霞. 基于計算思維的C語言程序設計教學模式改革[J].大學教育， 2015（8）： 116-117.

（編輯：郭田珍）endprint